1 國內外研究現狀

擬南芥（Arabidopsis thaliana ）是一種模式植物，具有基因組小（125 Mbp）、生長周期短等特點，而且基因組測序已經完成（The Arabidopsis Genomic Initiative, 2000）。同時，擬南芥屬十字花科（Cruciferae），具有高等植物的一般特點，擬南芥研究中所取得成果很容易用于其它高等植物包括農作物的研究，產生重大的經濟效益，特別是十字花科中還有許多重要的經濟作物，與人類的生產生活密切相關，因此目前擬南芥的研究越來越多地受到國際植物學及各國政府的重視。

從遺傳學的觀點來看，基因克隆 的途徑可概括為正向遺傳學和反向遺傳學兩種。正向遺傳學途徑指的是通過被克隆 基因的產物或表現型突變去進行；反向遺傳學途徑則指的是依據被克隆 基因在染色體上的位置來實現。雖然一些模式生物（如擬南芥）的基因組測序已經完成，但還有40%的基因（在擬南芥中）的功能還是未知的。

圖1 圖位克隆 所需努力的比較（1995年和2002年）（Jander等， 2002）

圖位克隆 （map-based cloning）又稱定位克隆 （positional cloning），1986年首先由劍橋大學的Alan Coulson提出（Coulson等，1986），用該方法分離基因是根據目的基因在染色體上的位置進行的，無需預先知道基因的DNA序列，也無需預先知道其表達產物的有關信息。它是通過分析突變位點與已知分子標記的連鎖關系來確定突變表型的遺傳基礎。近幾年來隨著擬南芥基因組測序工作的完成，各種分子標記的日趨豐富和各種數據庫的完善，在擬南芥中克隆 一個基因所需要的努力已經大大減少了（圖1）。

目前完成整個擬南芥的圖位克隆 過程大約需要一年時間。在這個過程中，我們從篩選突變體開始，逐漸找到和表型相關的基因。這和反向遺傳學的方法正好相反。圖位克隆 能實現，關鍵在于全基因組測序計劃的完成和各種分子標記的發現。這些數據被儲存在專門的數據庫中（表1）（Lukowitz等， 2000）。在擬南芥中的圖位克隆 ，在很大程度上得益于對Col-0生態型測序的完成，因為它是在研究擬南芥時最常用的生態型。

實現基因圖位克隆 的關鍵是篩選與目標基因連鎖的分子標記。實質上，分子標記是一個特異的DNA片段或能夠檢出的等位基因，對其有效地利用即可達到圖位克隆 基因之目的。迄今為止，已有幾十種技術可用于分子標記的篩選（Wang等，2000）。其中最為常用的是簡單序列長度多態性（SSLPs）（Lukowitz等， 2000； Choe等， 2002； Gonzalez-Guzman等， 2002）。

和單核苷酸多態性（SNPs）（Rafalski， 2002）。SSLP是基于PCR的分子標記，在擬南芥基因組中有較多分布，而且是共顯性的，它的檢測非常直接，但是我們需要設計引物來檢測假定的SSLP標記；對SNPs標記的檢測也比較直接，它是擬南芥不同生態型之間基因組中的單個核苷酸的差別，這些差別的核苷酸通常位于不編碼區域（Peters等， 2003）。最常見的用于檢測SNPs標記的方法主要是剪切擴增多態性序列（CAPS），它也是基于PCR的。另外，一種更為有效的方法衍生的CAPS（dCAPS）（Nam等， 1989； Michaels 和 Amasino， 1998）可把任何已知的點突變作為分子標記，只要在PCR是引入不配對的引物，使擴增的序列在一個生態型中具有限制性酶切位點，而在另一生態型中沒有，以形成多態性。